Новости физики и космоса. 

Выпуск 21 (45) 18 - 30 сентября

Физики рассказали, как правильно лепить песочные фигуры

Физики из Массачусетского технологического института (MIT) методами нелинейной динамики установили, как лучше всего лепить песочные фигуры. По их мнению, для этого требуется смесь восьми весовых частей песка с одной частью воды. Исследованию посвящена статья, опубликованная в журнале Nature Physics.

Ученым потребовалось несколько компьютерных экспериментов, где рассматривали поведение гранул разного размера в баке с водой. Песок склеивается благодаря адгезии - сопротивлению воды тому, чтобы площадь ее поверхности увеличивалось. Проблема сводилась к устойчивости или неустойчивости структур, образованных слипшимися частицами.

Молнии над Москвой оказались термоядерными

Российские физики выяснили, что молния может инициировать термоядерный синтез. Как сообщает PhysOrg.com со ссылкой на агентство "Информнаука", ученые из Института ядерной физики имени Скобельцына (НИИЯФ МГУ) провели на Воробьевых горах несколько экспериментов, подтверждающих рождение нейтронов во время грозы, а это свидетельствует о протекании ядерной реакции в атмосфере.

Для термоядерного синтеза необходимы высокотемпературная плазма и легкие ядра определенного сорта. По мнению ученых из МГУ, во время грозы выполняются оба условия: плазма образуется внутри канала молнии, а обычная вода содержит дейтерий. Хотя его концентрация мала (на 6500 атомов "легкого" водорода приходится 1 атом тяжелого изотопа), этого достаточно, чтобы реакция началась.

При столкновении двух ядер дейтерия образуется ядро гелия-3 и нейтрон. Последняя частица довольно легко связывается с атомами и ионами, так что в атмосфере она проводит всего около 0,2 секунд, однако успевает удалиться от точки рождения на несколько километров и иногда - достигнуть земной поверхности. В Институте ядерной физики считают, что этим же можно объяснить сообщения космонавтов о потоках нейтронов, зафиксированных вблизи экватора: грозы в тропиках происходят чаще, чем в других климатических зонах.

Лунному экскаватору требуется конструктор

NASA объявило очередной конкурс, в котором могут принять участие все желающие. Как сообщается на сайте космического агентства, за приз в 250 тысяч долларов будут состязаться конструкторы аппаратов для сбора лунного грунта. Представленные на конкурс модели будут сравнивать в конце 2006 - начале 2007 годов.

Лунная поверхность покрыта реголитом - пылевидным минералом, в котором содержится избыток гелия-3, необходимого для экологически чистых термоядерных реакторов и почти не встречающегося на Земле. По словам Дугласа Кука, "лунный экскаватор" потребуется как для его доставки на Землю, так и для строительства будущей лунной базы.

В США испытали космический лифт

Укороченный образец "космического лифта" успешно испытали в США, сообщает PhysOrg.com. Специальный робот сумел подняться и спуститься по 400-метровому "канату", прикрепленному к воздушному шару. Эксперимент провела вашингтонская компания LiftPort, которая намерена использовать будущий "лифт" для коммерческой доставки грузов на орбиту.

В планы LiftPort входит создание каната из углеродных нанотрубок длиной 100 тысяч километров, который будет касаться "стартовой площадки" вблизи экватора, а в космосе его прикрепят к спутнику на геосинхронной орбите (такие аппараты неподвижно "висят" на высоте 36 тысяч километров над заданной точкой земной поверхности). Вдоль каната будет курсировать грузовой робот.

Toshiba превратила спирт в музыку

Компания Toshiba выпустила первый мобильный mp3-проигрыватель, способный потреблять метиловый спирт в качестве источника энергии, пишет The Register. Новый прибор основан на более ранней разработке той же компании - топливном элементе, в котором метанол превращается в воду и углекислый газ.

Топливные элементы, представленные год назад, предназначались для ноутбуков и были выполнены в виде внешней приставки к этим устройствам. Напротив, новые модели встраиваются непосредственно в mp3-проигрыватель и генерируют ток мощностью до 300 милливатт - это в 20 раз меньше, чем потребляет средняя лампа накаливания.

Внутри топливного элемента разбавленный метанол реагирует с воздухом при участии специального катализатора. Его изобретатели отмечают, что никаких вредных веществ при этом не образуется. Чтобы перезарядить проигрыватель, нужно просто добавить туда спирта.

Крупнейшую в мире реку взвесили

Американские геофизики взвесили реку Амазонка с помощью атомных часов и системы GPS, сообщает Американский институт физики. Исследователи попробовали выяснить, насколько сильно обмеление или половодье крупнейшей реки влияют на искривление земной коры.

Положение приборов, расположенных в фиксированных точках земной поверхности, измеряли с точностью до 1 миллиметра по горизонтали и 9 - по вертикали, а усреднение многолетних результатов позволило добиться еще большей точности. Данные, собранные у берегов южноамериканской реки, сравнили с "общемировыми" записями сейсмологов. Ученые утверждают, что сезонные повышение и понижение уровня Амазонки заставляют земную кору прогибаться на 5-7,5 сантиметров в год. Затем ученые сопоставили массу воды с упругостью литосферы.

Mars Global Surveyor сфотографировал последствия марсианского землетрясения

На Марсе возможны землетрясения, считают сотрудники NASA. На снимках, сделанных аппаратом Mars Global Surveyor с интервалом в три года, можно увидеть инопланетный участок, где недавно появились новые овраги (или трещины). Этот участок - песчаная дюна, но, как выяснилось недавно, марсианские дюны отличаются от земных заметно большей прочностью.

Снимки, датированные апрелем нынешнего года, ученые сравнили с более ранними фотографиями. На изображениях, которые космический аппарат передал в июле 2002 года, никаких следов разрушений не было.

"Трещины и другие изменения на поверхности Марса, появившиеся всего за несколько лет, заставляют считать Марс более активной планетой, чем было принято до появления там космических аппаратов", - заявил Майкл Мейер, который руководит программой по исследованию Марса.

Ветряные электростанции остановят по просьбе экологов

В США остановят 4 тысячи ветряных электрогенераторов по просьбе экологов. Им удалось выяснить, что по вине этих установок в горах Калифорнии ежегодно гибнет примерно 4700 птиц, среди которых - калифорнийские беркуты и другие редкие виды, сообщает PhysOrg.com.

Экологи посвятили около четырех лет исследованиям в "районе мельниц" на перевале Альтамонт, где находятся 6 тысяч генераторов. По словам ученых, птицы попадают в турбины и зачастую не выживают. Энергетики согласились ежегодно уменьшать зимой производство электричества "из воздуха" - это, согласно подсчетам, сохранит жизнь половине потенциальных жертв. Экологи, однако, требуют большего: демонтировать 350 самых старых машин, которые наиболее опасны. "Ветер никуда не денется. А беркуты - исчезнут", - заявил один из сторонников демонтажа.

"Испорченные" нанотрубки помогут водородной энергетике

Углеродные нанотрубки могут приблизить использование водорода в качестве бытового топлива. Исследователи из университета Северной Каролины придумали способ разложить с их помощью воду на простые вещества при намного меньшей температуре, чем предусматривали прежние технологии, сообщает WorldChanging.com.

Чтобы катализировать реакцию распада, ученые использовали нанотрубки с дефектами. Углеродные цилиндры диаметром в несколько нанометров обычно состоят из сети правильных шестиугольников с атомами в вершинах, но истинная структура часто отклоняется от идеальной. "Дыры" в решетке оказываются удобной ловушкой для молекул воды, которые затем разрушаются. Компьютерный эксперимент показал, как будет протекать такая реакция. Тепловые колебания решетки передаются прикрепленной к ней молекуле, после чего происходит разрыв химических связей.

Новый чилийский телескоп займется "холодной Вселенной"

Обсерватория APEX для исследования "холодной Вселенной" была официально открыта 25 сентября, сообщает EurekAlert. С помощью нового прибора, установленного в чилийской пустыне Атакама, астрономы собираются изучать межзвездное вещество и космическую пыль, недоступные обычным оптическим системам.

Телескоп с 12-метровой антенной одновременно чувствителен к самым коротким радиоволнам и самому длинноволновому инфракрасному излучению - этот участок спектра называют субмиллиметровым. Как установил Макс Планк в начале 20 века, в таком диапазоне рассеивается тепловая энергия тел с температурой от нескольких до 100-150 градусов Кельвина.

Современная космология предполагает, что большая часть Вселенной образована "темной материей" - космической пылью или газом, не излучающими ничего. Внутри галактик те же формы вещества способны удерживать часть рассеянного света звезд, и благодаря этому сами излучают тепловую энергию. Субмиллиметровые приборы делают "полутемную материю" видимой.

Новый телескоп - крупнейшее из подобных приспособлений в южном полушарии. До этого, с 1987 по 2003 годы, для наблюдений в похожем диапазоне (сдвинутом в сторону меньших частот и меньших температур) использовали 15-метровый телескоп SEST. Известно, что крупнейшие оптические телескопы пока обладают меньшими зеркалами, а антенны радиотелескопов могут быть намного больше. Промежуточные размеры объясняют промежуточными требованиями к неровностям зеркала.

У сверхтяжелой черной дыры нашли неожиданных соседей

В соседней галактике астрономы нашли сверхмассивную черную дыру, окруженную скоплением молодых звезд. Открытие, о котором сообщает New Scientist, было сделано с помощью орбитального телескопа Hubble. Около 400 голубых звезд сосредоточены внутри диска диаметром около светового года, а тяжелое невидимое тело находится в центре.

Исследователи смогли оценить его массу - она примерно в 140 миллионов раз больше солнечной.Считается, что по одному такому объекту приходится на большинство спиральных галактик (среди которых - и Млечный путь), и им приписывают особую роль в формировании звездных систем. Черная дыра, виновная в рождении нашей Галактики, расположена в созвездии Стрельца. Ее отождествляют с Sagittarius A - активным источником радиоволн.

Пока астрофизики затрудняются объяснить, как в непосредственной близости от черной дыры могли образоваться звезды - согласно расчетам, материал, из которого они состоят, должен был быть достаточно быстро поглощен. Звездам уже около 200 миллионов лет - что, однако, намного меньше возраста самой туманности.

ESA выбрала мишени для космической стрельбы

Представители Европейского космического агентства (ESA) назвали два астероида, траекторию одного из которых попытаются изменить искусственно. Малые планеты 2002 AT4 и 1989 ML - наиболее вероятные мишени для будущих космических стрельб. В ходе миссии Don Quijote к цели отправится пара космических кораблей, один из которых, Hidalgo, столкнется с астероидом, а другой, Sancho, опишет, как это произошло.

Технические подробности пока неизвестны: ESA только приступила к подготовке миссии. Сообщается, что до конца 2006 года из двух астероидов выберут один, а еще через год оба космических аппарата будут запущены с интервалом в несколько месяцев.

Эксперимент Европейского космического агентства имеет много общего с американской миссией Deep Impact. Напомним, в июле этого года космический корабль приблизился к комете и выстрелил в нее медной болванкой, чтобы затем изучить кометное вещество. Несмотря на внушительный по силе взрыв, орбита кометы осталась неизменной.

Новый замысел преследует более серьезные цели. Астрономы хотят проверить, можно ли предотвратить столкновение с Землей другого небесного тела. Последний раз поводом для беспокойства стал астероид 2004 MN4, обнаруженный в декабре прошлого года. Первые расчеты показали, что он с большой вероятностью врежется в Землю в 2029 году. Позже выяснилось, что орбиты небесных тел всё-таки не пересекутся .

На Марс полетит воздушный шар

Американская компания Global Aerospace Corporation предложила отправить на Марс воздушный шар. На шаре будет располагаться аппарат, напоминающий современный марсоход, и набор специальных модулей, которые можно сбрасывать по мере необходимости на поверхность планеты, сообщает EurekAlert.

Авторы проекта утверждают, что такая конструкция эффективнее остальных. Искусственные спутники Марса могут перемещаться над ним с гигантской скоростью, но слишком удалены от поверхности. Напротив, Spirit и Opportunity, которые приземлились два с половиной года назад, чрезвычайно медленно передвигаются по рыхлой марсианской почве. Беспилотные самолеты, в свою очередь, потребовали бы слишком много топлива для полетов в разреженной марсианской атмосфере.

Воздушные шары уже испытывали на других планетах: два таких аппарата прибыли на Венеру вместе с советским зондом в 1984 году. Теперь исследователи, работу которых поддержал Институт передовых исследований NASA (NIAC), разрабатывают для нового устройства систему навигации и выясняют, что можно изучить с его помощью.

Найден метеорит, который запомнил вспышку сверхновой

Метеорит, который пять лет назад нашли на льду канадского озера, помог выяснить, что происходило с Солнечной системой в самом начале ее существования. Мюнир Хумаюн (Munir Humayun) из университета Флориды и сотрудник NASA Алан Брэндон (Alan Brandon) обратили внимание на необычный изотопный состав камня - и выяснили, что метеоритный осмий возник иначе, чем другие атомы.

Согласно современным гипотезам, Солнечной системе предшествовало газопылевое облако. Тяжелые элементы, содержавшиеся в нем - продукты ядерных реакций внутри более старых звезд. Считается, что две серии ядерных превращений (называемые "S-процессом" и "R-процессом") ведут к образованию осмия. R-процесс - то, что происходит при взрыве сверхновой, а S-процесс - медленный синтез в звездной атмосфере "красных гигантов". По словам ученых, вторая группа реакций внесла заметно меньший вклад в формирование метеоритного осмия, чем первая.

Такое явление показалось астрономам довольно странным. Дело в том, что газопылевое облако непрерывно перемешивалось, так что изотопы различного происхождения должны повсеместно встречаться в одинаковой пропорции. Хумаюн и коллеги объяснили отклонение от этого правила своеобразным "эффектом янтаря": осмий из остатков сверхновой оказался замурован внутри двуокиси кремния и сохранил свой состав.

Cassini сфотографировал самое "неправильное" тело Солнечной системы

Cassini облетел и сфотографировал Гиперион - спутник Сатурна неправильной формы, у которого нет постоянной оси вращения, сообщает New Scientist. Последние снимки, которыми располагали ученые, были получены более 20 назад аппаратом Voyager, не сумевшим подлететь к спутнику достаточно близко.

Астрономам до сих пор неизвестно, является ли Гиперион фрагментом другого небесного тела. Гиперион - самый большой "космический обломок" в Солнечной системе, и за отсутствием поблизости остальных "деталей" неясно, из чего он мог образоваться. Спутник длиной 360 и толщиной 225 километров покрыт сетью кратеров и отражает только четверть солнечного света, падающего на его поверхность.

Форма Гипериона предполагает, что он может устойчиво вращаться только в двух направлениях (физики называют тела с таким свойством асимметричными волчками). Несмотря на это, из-за влияния остальных спутников и планет его вращение хаотично и трудно предсказуемо, то есть регулярных "дня" и "ночи" там нет.